Os Fundamentos da Física – volume 2

Os Fundamentos da Física – volume 2
3º bimestre
Instrumentos ópticos
O estudo dos instrumentos ópticos começa pelas associações de lentes, em particular das lentes
justapostas (item 1), muito utilizadas na prática. Ao apresentar a fórmula que fornece a vergência
da lente equivalente em relação às vergências das lentes associadas, convém resolver os
exercícios R.105 e P.368 a P.370. Se houver tempo disponível, o professor poderá fazer em sala
de aula a dedução dessa fórmula, exposta a seguir:
Lentes justapostas
Considere duas lentes delgadas L1 e L2 justapostas. A um ponto objeto P a lente L1 conjuga um
ponto
funciona como objeto virtual em relação à lente L2, a qual conjuga um
ponto imagem
Como as lentes delgadas são jusapostas, podemos considerar O1 e O2 coincidentes e chamá-los
simplesmente de O.
Assim, sendo f1 e f2 as distâncias focais de L1 e L2, respectivamente, podemos escrever:
Lente
Lente
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As duas lentes dadas podem ser substituídas por uma só (lente equivalente) de modo que a um
ponto objeto P ela conjuga um ponto imagem
Sendo f a distância focal da lente equivalente, vem:
Fazendo
vem:
Levando-se em conta
, resulta:
Assim, demonstramos que a associação de duas lentes justapostas apresenta vergência D igual à
soma algébrica das vergências D1 e D2 das lentes associadas.
A análise dos instrumentos ópticos propriamente ditos tem início com os instrumentos de projeção
(item 2), aqueles em que a imagem final é real e, portanto, projetada. O primeiro deles é a
câmara fotográfica, a que correspondem os exercícios R.106, P.371 e P.372. Vêm a seguir os
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projetores, acompanhados dos exercícios P.373 e P.374. Nesse ponto, é bom ler e discutir com os
alunos o texto "O retroprojetor", que finaliza esse item, realçando a lente de Fresnel.
Os instrumentos de observação, aqueles em que a imagem final é virtual, são o tema do item 3 e
podem ser divididos em dois grandes grupos: os instrumentos de aumento (a lupa ou lente de
aumento e o microscópio composto) e os instrumentos de aproximação (luneta astronômica,
binóculo, luneta terrestre e telescópios). Ao estudar o microscópio composto, depois de definir os
aumentos lineares transversais, recomendamos a resolução dos exercícios R.107, P.375 e P.376.
No caso da luneta astronômica, deve-se definir o aumento visual ou angular (se houver tempo,
deduzi-lo para as condições usuais) e resolver os exercícios R.108, P.377 e P.378. No estudo da
luneta terrestre, discutir o mecanismo de inversão da imagem final, apresentando o esquema de
sua formação. Ao abordar o telescópio, por fim, convém mostrar como funciona a utilização de um
espelho côncavo como objetiva.
No item 4 estudamos o olho humano com suas diferentes partes. Ao iniciar a exposição desse
tema, recomendamos que o professor deixe claro para os alunos que o olho humano é,
opticamente, um sistema com características muito semelhantes às de uma câmara fotográfica. A
seguir, definir ponto remoto e ponto próximo, conceituando acomodação visual, mecanismo que
permite ao olho enxergar objetos a diferentes distâncias. A resolução dos exercícios R.109, P.379
e P.380 ajudará a consolidar esses conceitos.
Ao iniciar o estudo dos defeitos da visão relacionados ao mecanismo de acomodação (item 5)
pode-se analisar a miopia e sua correção, resolvendo a seguir os exercícios P.381 a P.383. A
hipermetropia e sua correção fica melhor entendida com a resolução dos exercícios R.110 e P384
a P.386. Depois, discutir a presbiopia e sua correção, resolvendo o exercício P.387, e o
astigmatismo e respectiva correção. Por fim, convém mostrar como é prescrita uma receita de
óculos a um paciente, com indicação das características dos óculos que deve usar. É interessante
que o professor peça aos alunos que usam óculos para trazerem suas receitas, a fim de que sejam
analisadas em aula.
O capítulo se encerra com o item 6, que traz uma apresentação sucinta de outros defeitos da
visão não relacionados com o mecanismo de acomodação, tais como o daltonismo, o estrabismo e
a catarata.
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Os defeitos da visão, miopia e hipermetropia, podem ser analisados por meio da animação
“Defeitos da visão” existente no CD.
A resolução dos exercícios de recapitulação e dos testes propostos fica condicionada à carga
horária do professor. Se não houver tempo para resolver essas séries em sala de aula, convém
deixá-las como tarefa de casa, definindo-se uma data para entrega. Nesse caso, pode-se reservar
alguns desses exercícios para a avaliação.
Em “A Física em nosso Mundo” recomendamos a discussão do texto “Fotografia em preto e
branco” bem como a resolução dos exercícios propostos em “Teste sua leitura”.